Σύντομη Αναφορά σε Βασικές Έννοιες Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων



Σχετικά έγγραφα
Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος

Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

1) Να σχεδιαστούν στο matlab οι γραφικές παραστάσεις των παρακάτω ακολουθιών στο διάστημα, χρησιμοποιώντας τις συναρτήσεις delta και step.

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Συστήματα Διακριτού Χρόνου (Discrete-Time Systems) Κυριακίδης Ιωάννης 2011

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

Ψηφιακά Φίλτρα. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

Συνέλιξη Κρουστική απόκριση

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΣΕΡΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

3 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εισαγωγή στα Σήματα. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

Δειγματοληψία και ανακατασκευή αναλογικών σημάτων

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. DTFT και Περιοδική/Κυκλική Συνέλιξη

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1/ 45

Α. Αιτιολογήστε αν είναι γραμμικά ή όχι και χρονικά αμετάβλητα ή όχι.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1 / 55

Εισαγωγή στην αναπαράσταση και επεξεργασία σημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου με Matlab

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

H ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. στις τηλεπικοινωνίες

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 3

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 5

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΑΕΝ / ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ. Σημειώσεις για τη χρήση του MATLAB στα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

27/4/2009. Για την υλοποίηση τέτοιων αλγορίθμων επεξεργασίας απαιτείται η χρήση μνήμης. T η περίοδος δειγματοληψίας. Επίκ. Καθηγητής.

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

DFT ιακριτός µετ/σµός Fourier Discrete Fourier Transform

X(e jω ) = x[n]e jωn (1) x[n] = 1. T s

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 7-8 : Συστήματα Δειγματοληψία Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

12 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙ ΤΩΝ ΠΟΛΩΝ ΤΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΕΞΟΔΟΥ Y(s) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΓΝΩΡΙΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΣΕ ΕΙΣΟΔΟ ΜΟΝΑΔΙΑΙΑΣ ΒΑΘΜΙΔΑΣ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 10: Γραμμικά Φίλτρα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Θεώρημα δειγματοληψίας

ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ενότητα 3: ΣΥΝΕΛΙΞΗ

Kεφάλαιο 5 DFT- FFT ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER DISCRETE FOURIER TRANSFORM 1/ 80. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ DFT-FFT Σ.

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 20: Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (Discrete Fourier Transform DFT)

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Εισαγωγή στη Matlab Εισαγωγή στην Αριθμητική Ανάλυση Διδάσκων: Γεώργιος Ακρίβης Βοηθός: Δημήτριος Ζαβαντής

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες

Ο μετασχηματισμός Fourier

stopband Passband stopband H L H ( e h L (n) = 1 π = 1 h L (n) = sin ω cn

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Ανάλυση συστημάτων με χρήση μετασχηματισμού Laplace

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

20-Φεβ-2009 ΗΜΥ Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

8 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εργαστηριακή Άσκηση 3 Σχεδιασμός ψηφιακών φίλτρων FIR με το MATLAB

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ Εισαγωγή. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Παρουσίαση του μαθήματος

Μετασχηματισμός Z. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier DFT

Ο μετασχηματισμός z αντιστοιχεί στην ακολουθία συνάρτηση: Xz ()

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΛΗ 22: Βασικά Ζητήματα Δίκτυα Η/Υ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ηλεκτρονική Υγεία. Εργαστήριο 10 ο : MATLAB

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ - Μετασχ.-z

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών

Kεφάλαιο 5 DFT- FFT ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER DISCRETE FOURIER TRANSFORM ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ DFT-FFT. Σ.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 2: Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

Μάθημα: Ψηφιακή Επεξεργασία Ήχου

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Ο ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ διακριτές σήματα και συστήματα διακριτού χρόνου χρονοσειρές (time series)

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Α. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΤΕΙ ΣΕΡΡΩΝ. Αλέξανδρος Α. Λαζαρίδης Διδάκτωρ Ηλεκτρολόγος Μηχανικός LOGO

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

Εισαγωγή στην Επεξεργασία Σήματος. Νόκας Γιώργος

ΑΝΑΠΤΥΓΜΑ ΣΕ ΣΕΙΡΑ FOURIER - ΣΕΙΡΑ FOURIER

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-370: Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού - Γ.

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

15/3/2009. Ένα ψηφιακό σήμα είναι η κβαντισμένη εκδοχή ενός σήματος διάκριτου. χρόνου. Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής

i) x(n-2)={ ½ ½ 0 0 }, ii) x(-n)= { 0 0 ½ ½ }, iii) x(4-n)= { 0 0 ½ ½ }, iv) x(n+2)={ ½ ½ 0 0 }

13-Φεβ-2009 ΗΜΥ Γραμμικά συστήματα και Συνέλιξη

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σήματα και Συστήματα. Νόκας Γιώργος

y[n] = f(x[n], w[n]) (1) w[n] = f(x[n], y[n]) (2)

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. στο χώρο της συχνότητας

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

Μετασχημ/μός Fourier Διακριτών Σημάτων - Διακριτός Μετασχημ/μός Fourier. Στην απόκριση συχνότητας ενός ΓΧΑ συστήματος ο μετασχηματισμός :

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ολοκληρωµένο Περιβάλλον Σχεδιασµού Και Επίδειξης Φίλτρων

Transcript:

Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών: «Τεχνολογίες και Συστήματα Ευρυζωνικών Εφαρμογών και Υπηρεσιών» Μάθημα: «Επεξεργασία Ψηφιακού Σήματος και Σχεδιασμός Υλικού» Σύντομη Αναφορά σε Βασικές Έννοιες Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων Περιεχόμενα 1 Βασικά Σήματα Διακριτού Χρόνου 1 Υπολογισμός Ενέργειας Σημάτων ΔΧ 4 3 Συνέλιξη 4 4 Εξισώσεις Διαφορών 6 5 Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου (DTFT) 7 6 Απόκριση Συχνότητας 9 7 Δειγματοληψία Σήματος 13 8 Μετασχηματισμός Ζ 15 9 Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (DFT) 18 Μιχάλης Παρασκευάς Απρίλιος 015

1 Βασικά Σήματα Διακριτού Χρόνου Παράδειγμα 1 Να σχεδιάσετε το σήμα x( n) ( n ) ( n) ( n 3) 5, 5 για το διάστημα n=-5:5; d=zeros(size(n)); d(4)=1; d(9)=1; d(6)=1; stem(n,d); axis([-5 5-05 ]); Παράδειγμα Να γράψετε στο χαρτί σε μορφή αθροισμάτων διακριτών συναρτήσεων δέλτα δ(n), και στη συνέχεια να παρασταθεί γραφικά (στο Matlab) το σήμα: 1 1 x(n),1,,,,1,0,1,0,0,3 3 (Το βελάκι δείχνει την τιμή για τη χρονική στιγμή n=0) Λύση: x(n) - δ(n 3) δ(n ) n=-3:7; x=zeros(1,length(n)); 1 - δ(n 3 1) 1 δ(n) d=inline('n==0'); %Synartisi delta for i=1:length(n) δ(n -1) δ(n - ) δ(n - 4) 3δ(n - 7) x(i) = -*d(n(i)+3) + d(n(i)+) - 1/3*d(n(i)+1)+ 1/*d(n(i)) + *d(n(i)-1) + d(n(i)-)+ d(n(i)-4) + 3*d(n(i)-7); end stem(n,x); 1

Παράδειγμα 3 Να σχεδιάσετε το σήμα n=0:01:70; f1=1/13; f=1/17; y=cos(*pi*f1*n)+cos(*pi*f*n); plot(y,'-r'); axis([-10 70-5 5]); grid on; 1 1 x( n) cos( n) (cos n) 13 17 0, 70 για το διάστημα

Παράδειγμα 4 Να γράψετε πρόγραμμα που δημιουργεί και σχεδιάζει το σήμα: 5, 5 jn 16 x( n) e cos 17 για το διάστημα Στη συνέχεια να σχεδιάσετε το πραγματικό μέρος του σήματος και το φανταστικό μέρος του σήματος n = [0:10] x = exp(j *pi * n / 16)*cos(pi/17) stem( n, x ) %πραγματικό μέρος n = [-5:5] x=(exp(j*pi*n/16))*cos(pi/17); stem( n, real(x) ) %φανταστικό μέρος n = [-5:5] x=(exp(j*pi*n/16))*cos(pi/17); stem( n, imag(x) ) 3

Υπολογισμός Ενέργειας Σημάτων ΔΧ Παράδειγμα 5 Να γράψετε το πρόγραμμα που υπολογίζει την ενέργεια του σήματος: n n y( n) cos( 01) 15sin( 03) 5 8 για n [0 :5] n = [0:5]; x = * cos( (pi * n / 7 )+01) 15*sin((pi * n / 8 )+03); Ex = 0; for i = 1:5; end Ex Ex = Ex + x(i)^; Ex = 88490 3 Συνέλιξη Παράδειγμα 6 Έστω ότι έχουμε το παρακάτω σήμα εισόδου x(n),3,1 απόκριση h(n) 1,,3 και την κρουστική του Να υπολογίσετε την συνέλιξη χρησιμοποιώντας την συνάρτηση conv του Matlab στο διάστημα n 5,5 Σημείωση: Αρχικά βρίσκουμε τα διανύσματα x και h όπου θα πρέπει να εισάγουμε ως ορίσματα στην συνάρτηση conv clear all clc n = [-5:5]; x = [zeros(1,4),, 3, 1, zeros(1,4)]; h = [zeros(1,4), 1,, 3, zeros(1,4)]; y=conv(x,h,'same'); 4

subplot(3,1,1), stem(n,x), title('x(n)') subplot(3,1,), stem(n,h), title('h(n)') subplot(3,1,3), stem(n,y), title('y(n)') 4 x(n) 0-5 -4-3 - -1 0 1 3 4 5 4 h(n) 0-5 -4-3 - -1 0 1 3 4 5 0 y(n)=x(n)*h(n) 10 0-5 -4-3 - -1 0 1 3 4 5 Παράδειγμα 7 Να γράψετε το πρόγραμμα που υπολογίζει και σχεδιάζει την έξοδο y(n) ενός συστήματος με κρουστική απόκριση h( n) n u n u n 6 ως είσοδο το σήμα x(n) {-1, 1,, -, 0}, στο διάστημα n 10,10, όταν δέχεται Κώδικάς Matlab clear all clc n = [-10:10]; x=zeros(1,length(n)); x(1,n==-1) = -1 x(1,n==0) = 1 x(1,n==1) = x(1,n==) = - x(1,n==3) = 0 5

u = [zeros(1,10), ones(1,11)]; %u(n) u6 = [zeros(1,10+6), ones(1,11-6)] %u(n-6) h = abs(n-)*(u-u6); y=conv(x,h,'same'); subplot(3,1,1), stem(n,x), title('x(n)') subplot(3,1,), stem(n,h), title('h(n)') subplot(3,1,3), stem(n,y), title('y(n)=x(n)*h(n)') x(n) 0 - -10-8 -6-4 - 0 4 6 8 10 4 h(n) 0-10 -8-6 -4-0 4 6 8 10 10 y(n)=x(n)*h(n) 0-10 -10-8 -6-4 - 0 4 6 8 10 4 Εξισώσεις Διαφορών Παράδειγμα 8 Να γράψετε το πρόγραμμα που υπολογίζει και σχεδιάζει την κρουστική απόκριση του συστήματος που περιγράφεται από την εξίσωση διαφορών y(n) 01 y(n -1) - 0 y(n - ) 04y(n - 4) 05x(n) - 04x(n -1) στο χρονικό παράθυρο n=[0:100] 6

a = [1,01,-0,0,04]; b = [05-04]; n = [0:100]; x = zeros( size(n) ); x(1) = 1; h = filter( b, a, x ) stem( n,h); axis([-055 10-06 06]); 5 Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου (DTFT) Παράδειγμα 9 Να βρεθεί ο DTFT για την ακολουθία: με το Matlab 3 x(n) 05, 05, 05, και να σχεδιαστεί X ( e j ) 05{1 05e 05 1 05e X ( ) 05 05 e j n j j x( n) e 3 05 e 05 (15 cos) jn 05 e j 1 j 05 1 05 cos } ά j05sin w=-*pi:0:*pi; x1=[0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0]; xx1=1+*cos(w)+*cos(*w); subplot(,,1) stem((-5:5),x1) xlabel('n ') ylabel('x(n)') 7

subplot(,,3) plot(w/(pi),xx1) xlabel('ω/π') ylabel('x(ω)') x=[0 0 05 05 015 05^4 05^5 05^6]; subplot() stem((-:5),x) xlabel('n ') ylabel('x(n)') xx=05/(15-cos(w))^(1/); subplot(4) plot(w/(pi),xx) xlabel('ω/π') ylabel(' X(ω) ') Στην πρώτη σειρά φαίνονται τα ψηφιακά σήματα και στη δεύτερη οι αντίστοιχοι DTFT 8

Παράδειγμα 10 Να υπολογιστεί ο DTFT του σήματος x(n)=cos(5πn/3)+cos(πn/11) (n=[0,0]) n = 0 : 01 : 0; x = cos(5*pi*n/3) + cos(*pi*n/11); figure(1); stem(n,x); N = length(n) X = fft(x,n); M = round(n/) figure(); subplot(11); stem(abs(x(1:m))) subplot(1); stem(angle(x(1:m))) 15 1 05 0-05 -1-15 - 0 5 10 15 0 100 80 60 40 0 0 0 0 40 60 80 100 10 4 0 - -4 0 0 40 60 80 100 10 6 Απόκριση Συχνότητας Παράδειγμα 10 Για το παρακάτω σύστημα με εξίσωση διαφορών: Να υπολογίσετε: y(n) 11y(n -1) - 05y(n - ) - 03y(n - 4) 05x(n) - 0x(n -1) a) Την κρουστική απόκριση για το διάστημα [0,10] b) Την απόκριση του συστήματος για είσοδο συνάρτηση conv x [51110 01110] χρησιμοποιώντας τη c) Την απόκριση για την παραπάνω είσοδο χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση filter Τι παρατηρείτε από τα αποτελέσματα; 9

% Λύση a n=0:10; d=zeros(size(n)); d(1)=1; a=[1-11 05 0 03]; b=[05-0 0 0 0]; h=filter(b, a, d); stem(n, h); %Λύση b %Για τον υπολογισμό της απόκρισης (χρησιμοποιώντας την συνάρτηση conv) προσθέτουμε στο τέλος του προηγούμενου κώδικα: x=[5 1 1 1 0 0 1 1 1 0]; y=conv(x, h); figure; plot(y); %Λύση c %Για τον υπολογισμό της απόκρισης (χρησιμοποιώντας την συνάρτηση filter) προσθέτουμε στο τέλος του προηγούμενου κώδικα: y=filter(b, a, x); hold on; plot(y,'r'); 10

Παράδειγμα 11 Να υπολογιστεί και να παρασταθεί γραφικά η απόκριση συχνότητας (μέτρο και φάση) του παρακάτω φίλτρου y(n) = 03y(n-1) + 07x(n) Για n>=0 % y(n)- 03y(n-1) = 07x(n) a=[1-03]; b=[07 0]; freqz(b, a); Παράδειγμα 1 Να υπολογίσετε και να παραστήσετε γραφικά την απόκριση συχνότητας (μέτρο και φάση) με 51 δείγματα στο άνω ήμισυ του μοναδιαίου κύκλου του φίλτρου με την παρακάτω συνάρτηση μεταφοράς 1 05z H ( z) 1 08 cos( ) z 16 1 1 081z ( ω 0 - π) % H(z) a=[1-18*cos(pi/16) 081]; b=[1 05 0]; freqz(b, a); 11

Παράδειγμα 13 Να υπολογιστεί η απόκριση της f π [0 : : π] 56 H 1 1 08e j ( e ) j8 για τις συχνότητες num=[1] den=[1 0 0 0 0 0 0 0-08]; a=[0:pi/56:pi]; H=freqz(num,den,a); figure(1) plot(a/pi,abs(h)) xlabel('\omega/\pi') ylabel(' H(e^{j\omega}) ') title('magnitude Response') grid on figure() plot(a/pi,angle(h)) xlabel('\omega/\pi') ylabel('phase(h(e^{j\omega}))') title('phase Response') grid on 1

7 Δειγματοληψία Σήματος Παράδειγμα 14 Θεωρούμε το αναλογικό σήμα όπου f=4hz και t=[0,1] Γίνεται δειγματοληψία με τις εξής περιόδους: για να προκύψει το διακριτό σήμα x[n] Να σχεδιάσετε το σήμα x[n] για κάθε Τs x a (t) cos(πft) Ts 015, 005 και 001sec Ts=015; t=0:ts:1; f=4; x=cos(*pi*f*t); Fs=1/Ts; plot(t,x); Ts=005; t=0:ts:1; f=4; x=cos(*pi*f*t); Fs=1/Ts; plot(t,x,'o-'); 13

Ts=001; t=0:ts:1; f=4; x=cos(*pi*f*t); Fs=1/Ts; plot(t,x,'o-'); Παράδειγμα 15 Δίνονται τα σήματα x ( t) 1cos(10 ) 1 t και x ( t) 08cos(15 ) t α) Να δημιουργήσετε και να παραστήσετε γραφικά το σήμα θεωρώντας ως συχνότητα δειγματοληψίας f s 100Hz x( t) x1 ( t) x( t) fs=100; Ts=1/fs; n=0:ts:1; x1=1*cos(10*pi*n); x=08*cos(15*pi*n); x=x1+x; subplot(311), plot(n,x1),title('σήμα x1'); subplot(31), plot(n,x),title('σήμα x'); subplot(313), stem(n,x); title('σήμα x για fs=100 Hz'); 14

8 Μετασχηματισμός Ζ Για τον υπολογισμό του μετασχηματισμού Ζ στο Matlab θα χρησιμοποιήσουμε τις ακόλουθες συναρτήσεις: Όνομα Συνάρτηση Περιγραφή ztranz X=ztranz(x,n,z); Υπολογίζει το μετασχηματισμό Ζ iztranz X=iztranz(x,n,z); Υπολογίζει τον Αντίστροφο μετασχηματισμό Ζ syms syms n z; Ορίζει τη μεταβλητή z ως συμβολική tfzp [z, p,k] tfzp(b, a) Αυτή η Συνάρτηση βρίσκει τα μηδενικά, τους πόλους και τα κέρδη της συνάρτησης μεταφοράς συνεχούς χρόνου όπου b ώ ή a ώ ή 15

zplane zplane (z p Αυτή η συνάρτηση εμφανίζει τους πόλους και τα μηδενικά στα διακριτού χρόνου συστήματα eqtflength eqtflength [b, a] eqtflength [b, a, n, m] (numden eqtflength (num, den Η Συνάρτηση eqtflength τροποποιεί το διάνυσμα ή / και το διάνυσμα den, έτσι ώστε τα διανύσματα a και b που προκύπτουν στην έξοδο να έχουν το ίδιο μήκος όπου num ώ ή den ώ ή Η Συνάρτηση [b, a, n, m] = eqtflength (num, den) τροποποιεί τα διανύσματα όπως η παραπάνω συνάρτηση και επιστρέφει τη σειρά n στον αριθμητή και m στον παρονομαστής, χωρίς να συμπεριλαμβάνει τυχόν μηδενικά tfzpk [z, p,k] tfzpk(b, a) Παράδειγμα 16 Να υπολογιστεί ο Μετασχηματισμός Z του σήματος: n 1 1 x( n) u( n) u( n) 3 n % ορίζει τη μεταβλητή z ως συμβολική syms n z; X = % Η ztrans υπολογίζει το μετασχηματισμό Z x=((1/)^n)+((1/3)^n); X=ztrans(x, n, z) pretty(x) z/(z - 1/) + z/(z - 1/3) z z ------- + ------- z - 1/ z - 1/3 16

Παράδειγμα 17 Δίνετε ο Μετασχηματισμός Z: Μετασχηματισμός Z της X (z) X z 7z z) z z ( Να υπολογιστεί ο αντίστροφος % ορίζει τη μεταβλητή z ως συμβολική syms z; x = 3 - (-)^n % Η iztrans υπολογίζει τον αντίστροφο μετασχηματισμό Z X=(*z^+7*z)/(z^+z-); x=iztrans(x); pretty(x); 3 - (-) n Παράδειγμα 18 Βρείτε τα μηδενικά, τους πόλους και τον συντελεστή C της παρακάτω συνάρτησης μεταφοράς, χρησιμοποιώντας συναρτήσεις του Matlab: X z 3z z) z 04z 1 ( b = [ 3]; a = [1 04 1]; %Για να έχουν το ίδιο μέγεθος: [b, a] = eqtflength(b, a); % Πραγματοποίηση υπολογισμών: [z, p, c] = tfzp(b, a); %Σχεδίαση γραφικής παράστασης: zplane(z, p); 17

9 Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (DFT) Παράδειγμα 19 Δίνονται τα σήματα x ( t) cos(0 ) 1 t, x ( t) sin( 60 ) t α) Να δημιουργήσετε και να παραστήσετε γραφικά το σήμα θεωρώντας ως συχνότητα δειγματοληψίας x( t) x1( t) x( t) x3( t) και x ( t) cos(10 ) 3 t f s 00Hz fs=00; n=0:1/fs:1; x1=cos(0*pi*n); x=sin(60*pi*n); x3=cos(10*pi*n); x=x1+x+x3; subplot(411), plot(n,x1); subplot(41), plot(n,x); subplot(413), plot(n,x3); subplot(414), plot(n,x); title('σήμα x για fs=00 Hz'); β) Να υπολογίσετε το μετασχηματισμό Fourier (DFT) του σήματος x(t) fs=00; n=0:1/fs:1; x1=cos(0*pi*n); x=sin(60*pi*n); x3=cos(10*pi*n); x=x1+x+x3; subplot(411), plot(n,x1); subplot(41), plot(n,x); subplot(413), plot(n,x3); 18

subplot(414), plot(n,x); title('σήμα x για fs=00 Hz'); X=fft(x); subplot(11), plot(0:length(x)-1,abs(x)),title('abs(x)'); subplot(1), plot(0:length(x)-1,real(x)),title('re(x)'); Παρατήρηση Παρατηρούμε ότι στον άξονα x δεν εμφανίζονται οι συχνότητες όπως θα έπρεπε Αυτό συμβαίνει γιατί πρώτα θα πρέπει να υπολογίσουμε τις ψηφιακές συχνότητες και στη συνέχεια να κάνουμε τις γραφικές παραστάσεις 19

γ) Να υπολογίσετε το μετασχηματισμό Fourier (DFT) του σήματος ψηφιακές συχνότητες x(t) και για τις fs=00; n=0:1/fs:1; x1=cos(0*pi*n); x=sin(60*pi*n); x3=cos(10*pi*n); x=x1+x+x3; X=fft(x); k=0:length(x)-1; w=k*(*pi/length(x)); % για τις ψηφιακές κυκλικές % συχνότητες ω plot(w,abs(x)); xlabel('ψηφιακή συχνότητα ω') Αυτό που βλέπουμε είναι μία γραφική προσέγγιση του μετασχηματισμού Fourier διακριτού χρόνου του σήματος Επειδή το σήμα είναι το άθροισμα ημιτόνων η παρουσία των τριών πρώτων κορυφών είναι απόλυτα λογική 0

δ) Να υπολογίσετε το μετασχηματισμό Fourier (DFT) του σήματος σήματος 56 x(t) για μήκος fs=00; n=0:1/fs:1; x1=cos(0*pi*n); x=sin(60*pi*n); x3=cos(10*pi*n); x=x1+x+x3; X=fft(x,56); % θέλουμε μήκος σήματος ^8=56 k=0:length(x)-1; w=k*(*pi/length(x)); % για τις ψηφιακές κυκλικές % συχνότητες ω figure(); plot(w,abs(x)); xlabel('ψηφιακή συχνότητα ω') figure(1); subplot(11), plot(0:length(x)-1,abs(x)),title('abs(x)'); subplot(1), plot(0:length(x)-1,real(x)),title('re(x)'); 1